equilibre acide – base

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EQUILIBRE ACIDE – BASE
1 ACIDES ET BASES
1.1 DEFINITIONS
Une substance est dite acide quand elle est capable de libérer un proton (H+).
L’acide chlorhydrique en solution est un acide car il peut libérer un proton.
HCl H + + Cl -
L’acide lactique peut également libérer un proton
CH3 - CHOH - COOH CH3 - CHOH - COO - + H+
* Le radical COOH ou carboxyle est le signifiant d’un acide organique
Une substance alcaline, ou base, est, à l’inverse, capable de fixer un proton
Le bicarbonate est une base
HCO3- + H+ H2CO3
Un proton est un atome d’hydrogène qui a perdu un électron
-
+ +
Les protons sont des substances extrêmement réactives qui ne se trouvent qu’à des
concentrations très faibles dans le milieu organique.
10 - 7 à 10 - 8 moles/l
1.2 EVALUATION DU pH
Le pH est l’unité dans laquelle on exprime la concentration des ions H+, il correspond au
logarithme de la concentration.
Ainsi si H+ = 10 - 7 pH = 7
H+ = 10 - 8 pH = 8

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Attention : le pH diminue quand la concentration en ions H+ augmente, et inversement
L’eau est prise comme référence de milieu neutre. La dissociation de ce milieu est très faible, à 20°C,
il n’y a que 10 -7 H + par litre.
H20 H+ + OH -
Le pH neutre est donc défini par la valeur 7
pH < 7 Acide
pH > 7 Basique
Dans l’organisme le pH est donc très légèrement alcalin (7,4), quand il sera inférieur à
7,38 on parlera d’acidose et d’alcalose quand il sera supérieur à 7,42.
1.3 NOTION DE « FORCE » D’UN ACIDE OU D’UNE BASE
Un acide est d’autant plus fort qu’il libère plus facilement les protons qu’il contient, à
l’inverse, une base est d’autant plus forte qu’elle peut capter aisément les protons libres. Dans le cas
suivant, l’acide chlorhydrique est un acide fort car, la quasi totalité de ce produit se trouve sous forme
dissociée.
HCl H + + Cl -
Ainsi si K détermine la quantité de protons libérés à l’équilibre (K = Constante d’équilibre), il
s’agira d’un acide fort quand K sera très faible, c’est à dire quand la presque totalité du produit sera
sous forme dissociée.
HCl / H+ Cl - = K ou HCl = K (H + + Cl -)
L’acide lactique est un acide beaucoup plus faible que l’acide chlorhydrique. Ce mécanisme
est le reflet d’une plus grande affinité du groupement lactate pour les protons.
Le gaz ammoniac est une base. Mis en solution dans l’eau, il prélève des protons pour former
de l’ion ammoniaque (ou ammonium).
NH3 + H + NH4+
2 SYSTEME TAMPON
2.1 GENERALITES
+ Définition

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Un système tampon est constitué d’un ensemble de substances capables de minimiser les
variations de pH produites par une agression acido/basique donnée.
Le pouvoir tampon d’un système est d’autant plus grand que pour une même agression, la
variation du pH est faible.
+ Structure
Le fonctionnement d’un système tampon est toujours basé sur deux composés et donc deux équilibres
chimiques
Un système tampon est toujours constitué :
De l’association d’un acide faible et d’un sel de cet acide par une base forte. Ce
couple sera très efficace pour lutter contre les acides forts.
De l’association d’une base faible et d’un sel de cette base par un acide fort, et dans
ce cas l’efficacité de ce système est très importante vis-à-vis des bases fortes.
+ Fonctionnement
Nous prendrons pour exemple le couple bicarbonate de sodium (sel d’un acide faible) et un
acide fort, l’acide chlorhydrique. Dans l’organisme ces seuls produits sont mis en présence dans le
deuxième duodénum, au moment où le pancréas libère des bicarbonates en présence du bol alimentaire
imbibé d’acide chlorhydrique stomacal.
L’acide carbonique est un acide faible peu dissocié
H2CO3 HCO3- + H+
Le sel correspondant est du bicarbonate de sodium
NaHCO3 HCO3- + Na+
Il est issu de la réaction d’une base forte (NaOH) sur de l’acide carbonique (acide faible).
NaOH + H2CO3 NaHCO3 + H2O
Si l’on ajoute un acide fort dans le milieu contenant le tampon, celui-ci sera remplacé par un
acide faible (dont la dissociation est faible)
HCl + NaHCO3 H2CO3 + NaCl
Fort Faible
(très dissocié) (peu dissocié)
forte concentration de H+ libres faible concentration de H+ libres
Le passage d’un acide fort dont l’action est très importante sur le pH, à un acide
faible beaucoup moins actif sur le pH permet de tamponner le milieu où se déroule la
réaction.

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+ pK du système
Le pK d’un système correspond au pH pour lequel 50% du tampon se trouve sous forme acide
et 50% sous forme basique (il s’agit du pH de demi-dissociation).
En partant de l’équation K = (HCO3-) + (H+) / H2CO3, on arrive à l’équation
(HCO3-) = H2CO3
mM H+ 100 0 mM HCO3-
pK
50 50
0 100
12 7 1 pH
2.2 LES TAMPONS BIOLOGIQUES
+ Tampons extracellulaires
Il existe de nombreux tampons extracellulaires fonctionnant avec des acides faibles et des sels
de bases fortes (bicarbonate, sulfate, phosphates...), mais le plus important d’entre eux sur le plan
quantitatif est le système bicarbonate.
= Tampon bicarbonate
Ce système, étudié sous sa forme théorique dans le paragraphe précédent, présente in vivo un
comportement très particulier du fait que son acide est une forme du CO2 dissous.
H2O + CO2 H2CO3
Spontanément cette réaction est très lente, mais l’organisme dispose d’un accélérateur
puissant, l’anhydrase carbonique capable d’accélérer 2000 fois la vitesse de la réaction. A l’état
d’équilibre, il y a 700 fois plus de CO2 que d’acide carbonique. C’est pour cette raison que l’acide
carbonique est considéré comme un acide faible (in vitro l’acide carbonique est un acide fort qui libère
facilement son proton).
Dans l’organisme tout se passe comme si la forme acide du système tampon
correspondait à l’ensemble du CO2 dissous, c’est à dire à la somme CO2 +
H2CO3

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In vivo trois paramètres sont à prendre en compte pour expliquer l’intérêt de ce système
tampon.
= L’existence de l’anhydrase carbonique rénale qui permet la fabrication de
quantités importantes de HCO3- , tandis que le rein élimine un proton.
Plasma
Anhydrase carbonique
H2O + CO2 H2CO3 HCO3- + H+
Elimination rénale
= Une concentration plasmatique très grande de bicarbonates (synthèse
rénale)
Si l’on prend un litre de plasma contenant 26,6 mM de CO2 ; 1,2 mM se trouve sous forme acide (CO2
+ H2CO3), contre 25,4 mM sous forme basique (HCO3-)
25,4 mM
1,2 mM
(CO2 + H2CO3) (HCO3-)
Cette forte concentration en bicarbonates plasmatiques explique
pourquoi le pH plasmatique est sensiblement alcalin (7,4).
Vis-à-vis d’une surcharge acide, ce système présente une efficacité potentielle
considérable du fait du stock très important d’ions bicarbonates.
1) Toute augmentation des protons tend à augmenter la concentration de
CO2 dissous
La production d’acide lactique par l’organisme (acidose métabolique) aboutit à une
consommation de bicarbonate et à une production importante de gaz carbonique.